[发明专利]用于电子部件的热管理的装置

说明书

一种电子设备，包括发热电子部件、热扩散器和散热器。热扩散器的面积比发热部件的面积大，为至少大约4倍。热扩散器的第一表面沿着第一非介电界面与发热部件的第一表面热接触。散热器具有比热扩散器更大的质量，并且包括一层或多层导热材料。散热器的第一表面沿着所具有的面积比第一界面大的第二界面与热扩散器的第二表面热接触。介电热界面材料设置在第二界面处，与热扩热器和散热器直接接触，使得第二界面是介电的。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月7日提交的美国临时专利申请第62/858,521号的优先权和益处，该申请的内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及诸如电子设备中的计算机芯片之类的发热电子部件的热管理。

背景技术

电子设备包含诸如安装在电路板上的计算机芯片之类的发热电子部件。这些计算机芯片可能需要冷却，以避免由热引起的性能下降和损坏。例如，根据MIL-HDBK-2178B的“军事手册，电子设备的可靠性预测(Military Handbook,Reliability Prediction ofElectronic Equipment)”，在计算机芯片接近其最大运行极限的情况下，温度每升高10℃，其MTBF(故障前平均时间)将减少50％。因此，相对中等(moderate)的温度升高会显著缩短芯片寿命。

散热器可以用于吸收和发散由电子设备中的计算机芯片和/或其它发热电子部件产生的热量。散热器有时可以与电子设备的外壳或壳体集成在一起，或者散热器可以包括被封闭在外壳或壳体内的诸如热扩散器的分离的元件。不管散热器具体形式如何，散热器通常由金属制成，其质量和/或面积显著大于发热电子部件的质量和/或面积，以便发散热量。散热器可包括翅片或其它热发散元件。

由于散热器由金属组成，因此它们必须与发热电子部件电气绝缘。通常通过在发热电子部件和散热器之间提供一层介电的导热材料来实现电绝缘。这种材料通常称为“TIM”(热界面材料)。TIM层被施加在位于发热电子部件的外表面与紧邻的散热器或热扩散器的表面之间的界面处。

除了作为介电材料外，TIM层还可以通过填充电子部件和散热器之间的间隙来增强发热电子部件和散热器之间的热传导，以便补偿部件和电子设备的制造公差。TIM层还可以提供防止冲击和振动的保护。

由于TIM层必须具有介电特性，因此，至少与散热器相比，TIM层可能具有相对较差的热特性，导致发热电子部件的温度更高。除了具有的导热性较差之外，施加过厚的TIM层以补偿制造公差还会进一步削弱从发热电子元件到邻近散热器的热传导。

尽管已经做出努力来改进TIM的热特性并减小TIM层的厚度，但是仍然需要改进在电子设备中的发热电子部件和散热器之间的热传导。

发明内容

根据本公开的的一方面，提供了一种电子设备，包括：(a)发热部件，该发热部件具有第一表面和相对的第二表面；(b)热扩散器，该热扩散器具有第一表面和相对的第二表面；其中，热扩散器的面积比发热部件的面积大，为至少大约4倍，其中，热扩散器的第一表面沿着第一界面与发热部件的第一表面热接触，并且其中，第一界面是非介电的并且限定第一界面面积；散热器，该散热器具有第一表面和相对的第二表面；其中，该散热器具有比热扩散器更大的质量，并且包括在在散热器的第一表面和第二表面之间的一层或多层的导热的金属或导热的非金属，其中，散热器的第一表面沿着第二界面与热扩散器的第二表面热接触，其中，第二界面限定第二界面面积，该第二界面面积大于第一界面面积；以及(d)介电的TIM(热界面材料)的层，该介电热界面材料层设置在第二界面处，并且与热扩散器的第二表面和散热器的第一表面直接接触，其中第二界面是介电的。

根据一个方面，散热器具有比热扩散器更大的面积，并且具有比发热部件更大的厚度、质量和面积。

根据一个方面，发热部件是发热电子部件，其中，发热部件的第二表面面向在其上安装发热部件的电路板。